具有10纳米BCB结合的异质集成维尼耶激光器及其热分析

科学领域:

• 光子学和光电子学.
• 材料科学是一种材料科学.
• 半导体设备物理学 半导体设备物理

背景情况:

• 不同类材料如 (Si) 和III-V半导体的异质整合对于先进的光子设备至关重要.
• 弗尼耶激光在波长选择性和可调性方面具有特定的优势.
• 通过薄粘合层实现高性能,带来了重大的热管理挑战.

研究的目的:

• 报告Si/III-V双环维尼尔激光器的开发和表征,使用超薄10纳米的二维尼二氧化-二氧化 (BCB) 粘合层.
• 研究这些异质集成激光器的热性能和输出特性.
• 评估10纳米BCB粘合方法的可行性,用于高温激光应用,如LiDAR.

主要方法:

• 制造Si/III-V双环维尼尔激光器,使用10纳米BCB粘合层.
• 激光性能指标的实验测量,包括输出功率,线宽,自由光谱范围 (FSR) 和侧模式抑制比率 (SMSR).
• 用一种新的方法测量热阻抗,用于具有广泛被动截面的激光器.

主要成果:

• 制造的激光器实现了13.6mW的双面输出功率,2.6kHz的线宽,40nm的FSR和46dB的SMSR.
• 测量到的热阻是45.1K/W,这表明尽管粘合层很薄,但散热效率很高.
• 激光建模预测的性能与直接结合的激光器相当,在热翻转后的功率差异小于10%.
• 预计在高达120°C的温度下运行,输出功率为几兆瓦.

结论:

• 10纳米的BCB结合方法使Si/III-V维尼耶激光器的高性能异质集成成为可能,与直接结合相似.
• 证明的低热阻力表明BCB层在热效率上是高效的,使设备能够稳健运行.
• 高温操作的潜力使得这种粘合方法对像LiDAR芯片组这样的苛刻应用具有吸引力.